DK156142B - Motoranlaeg med flere turboladede forbraendingsmotorer - Google Patents

Description

DK 156142 B

j

Opfindelsen omfatter et motoranlæg med flere tur-boladede forbrændingsmotorer med hver sit ladeluft- og udstedsgassystem, og af den art, hvor de enkelte moto-rers ladeluftsystemer er indbyrdes forbundne ved hjælp 5 af en afspærrelig rorledning, og hvor der er styreorgan-er til âbning og lukning af en i rerledningen indskudt afspærringsventil i afhængighed af en tilhorende motors driftstilstand.

Et sâdant anlæg er beskrevet i ansegerens tidlΙ-ΙΟ gere danske patentansogning nr. 4938/85. Det nye ved det deri omhandlede anlæg bestâr i rorforbindelsen mellem motorernes ladeluftsystemer, hvilket gar det muligt at udnytte den fra en belastet motors turbolader afgivne overskudsluft til at hæve ladelufttrykket for en ubelas-15 tet motor. Ved en ubelastet motor forstâs her en motor, der arbejder med under ca. 25% af sin maksimale belast-ning, medens der med en belastet motor forstâs en motor, der arbejder med fra ca. 50-100¾ af sin maksimale be-lastning.

20 Det grundliggende problem er, at det fra den ube- lastede motors turbolader afgivne ladelufttryk pâ et tidspunkt faider til under udstadsgastrykket, sâledes at udstadsgas kan slâ tilbage i motorens luft- og gasveje og dér foràrsage problemer i form af tiltagende forure-25 ning. Arsagen til at dette problem med fordel kan af-hjælpes ved den indbyrdes rarforbindelse mellem de enkelte ladeluftsystemer er, at en belastet motors turbolader i det nævnte driftsinterval afgiver en væsentlig mængde overskudsenergi i form af ladeluft under tryk.

30 Til at styre den supplerende tilforsel af lade luft er der i den indbyrdes rorforbindelse opstroms for en eller flere af motorerne anbragt en afspærringsventil. Denne ventil er indrettet til at âbnes og lukkes i afhængighed af den tilherende motors aktuelle driftssitu-35 ation, som i praksis bestemmes ud fra en sammenligning af de 0jeblikkelige værdier for henholdsvis ladeluft- og 2

DK 156142 B

udst0dsgastrykket. Er ladelufttrykket sterre end ud-stedsgastrykket, er supplerende ladeluft ikke pâkrævet, og ventilen holdes derfor lukket. Overstiger udstedsga-strykket derimod ladelufttrykket, er supplerende lade-5 lufttilfersel nedvendig, hvorfor ventilen skal âbnes.

Som nævnt beror ventilens styring pâ en sammen-ligning af den tilhsrende motors ladeluft- og udsteds-gastryk. Det er derfor af vital betydning for korrekt styring af ventilen, at der foreligger en pâlidelig og 10 nsjagtig mâling af disse tryks indbyrdes forhold. En sâdan mâling kan principielt udferes med en gængs dif-ferenstrykmâler, men dette har dog i praksis vist sig umuligt at gare pâ tilfredsstillende mâde. For det fer-ste blev trykmâlerens ledningsforbindelse til udsteds-15 receiveren hurtigt blokeret af sod og kondensvand, og for det andet viste det sig bâde kompliceret og kostbart at fremstille en trykmâler, der bâde er tilstrækkelig nejagtig ved fâ millibars differenstryk, og som samtidig kan tâle differenstryk pâ op til ca. 1 bar.

20 Motoranlægget ifslge nærværende opfindelse ad- skiller sig fra det kendte ved, at styreorganerne om-fatter en overvâgningsenhed med en forgrenet strsm-ningskanal med en fælles stamme og to adskilte grene, at stammen stâr i stremningsforbindelse med et afgangsror, 25 at den ene gren er stremningsforbundet med den tilhoren-de motors ladeluftsystem, at den anden gren er strem-ningsforbundet med den tilherende motors udstedsgassy-stem, at der i hver- af de to grene er arrangeret en ter-mofeler for gasstremmen i den aktuelle gren, og at ter-30 mofelerne er styrende forbundet med afspærringsventilen.

Herved undgâs pâ enkel mâde de ovenfor nævnte problemer, fordi der nu ikke skal mâles et "stâende" tryk (eller et tryk overhovedet), men blot temperaturen af to kontinuerte gasstremme, hvilket kan ske med stor 35 nojagtighed, uafhængigt af de tilherende tryktilstande.

3

DK 156142 B

Afspærringsventilens âbning og lukning er med an-dre ord gjort afhængig af, om der eksisterer en tempera-turf orskel mellem termofolerne eller ej, da en sâdan forskel utvetydlgt indikerer de to tryks indbyrdes stor-5 relsesforhold eller mere præcist, hvilket tryk der er storst.

Med fordel er overvâgningsenhedens afgangsror og stromningsforbindelsen til den tilhorende motors ud-stodsgassystem udfort, sâ de har storre stromnings-10 modstand end overvâgningsenhedens stromningsforbindelse til den samme motors ladeluftsystem.Dette sikrer, at der ved normal drift af motoren er ladeluft i begge overvâgningsenhedens grene og dermed luft med tilnærmelses-vis samme temperatur omkring begge de heri anbragte 15 termofolere.

Som det umiddelbart indses, gennemstrommes hele overvâgningsenhedens kanalsystem med tilhorende led-ningsforbindelser i aile driftstilfælde til stadighed af kontinuerte luft- og/eller gasstromme med den positive 20 folge, at enheden sâ at sige er selvrensende og dermed i besiddelse af en meget hoj grad af driftssikkerhed.

I det felgende forklares opfindelsen nærmere un-der henvisning til tegningen, hvor fig. 1 skematisk viser et motoranlæg ifolge op-25 findelsen til anvendelse i et skib og med en hovedmotor og en hjælpemotor, og fig. 2 et skematisk perspektivbillede af et plan-snit gennem overvâgningsenheden i fig. 1.

Det i fig. 1 viste motoranlæg omfatter en rela-30 tivt stor jævntryksturboladet dieselhovedmotor 1 til skibets fremdrift samt en mindre ligeledes turboladet hjælpemotor 2 til drift af en ikke vist elgenerator. Hovedmotoren 1 har en turbolader 3 med en kompres-sordel 4 og en turbinedel 5. Den komprimerede lade-35 luft, der forlader kompressordelen 4 gennem en led-ning 6, passerer gennem en ladeluftkeler 7, for luften 4

DK 156142 B

via en ladeluftreceiver 8 tilfares motoren l's en-kelte cylindre.

Turboladeren 3 drives af de ved forbrændingen dannede udstadsgasser, som via en udstadsreceiver 9 5 ledes gennem turboladeren 3's turbinedel 5.

Hjælpemotoren 2 omfatter pâ analog mâde en tur-bolader 10, en ladeluftkaler 11, en ladeluftreceiver 12 og en udstadsreceiver 13.

Hovedmotoren 11 s ladeluftSystem er forbundet 10 til hjælpemotoren 2's ladeluftsystem med en rarledning 14, der udgâr fra et sted pâ ledningen 6 mellem kom-pressordelen 4 og ladeluftkaleren 7. Som antydet sker tilslutningen til hjælpemotoren 2 til turboladeren 10's kompressorhus.

15 I ledningen 14 er indskudt en afspærringsventil 15, der som antydet med en punkteret signallinie 16 styres fra en styreenhed 17. Styreenheden 17 er elek-trisk forbundet til to i en overvâgningsenhed 18 an-bragte termofalere og er indrettet til pâ basis af en 20 sammenligning af de herfra modtagne signaler at afgive et styresignal til ventilen 15.

Overvâgningsenheden 18 er med en ledning 19 forbundet til hjælpemotoren 2’s ladeluftreceiver 12 og med en ledning 20 forbundet til samme motors ud-25 stadsreceiver 13. Endvidere er enheden 18 med en ledning 21 forbundet til motoren 2's udstadsrar ned-strams fra turboladeren 10's turbinedel. Ledningen 19 kan eventuelt være forsynet med en ikke-vist envejsven-til eller lignende, der sikrer, at der ikke - eksempel-30 vis i tilfælde af blokering af ledningen 20 - kan blæse varme udstadsgasser tilbage gennem ledningen 19 til motorens ladeluftsystem.

Som det fremgâr af fig. 2, har overvâgningsenheden 18 et indre kanalsystem med en farste gren 25, en 35 anden gren 26 og en fælles stamme 27. I grenen 25, 5

DK 156142 B

der via en boring 28 er indrettet til at sluttes til ledningen 19, er anbragt en fsarste termofoler 31, me-dens der i grenen 26, sont via en boring 29 er indrettet til at sluttes til ledningen 20, er anbragt en an-5 den termofoler 32. Grenene 25 og 26 slutter som anty-det ved 33 og 34 tæt omkring de respektive termofole-re 31 og 32. Stammen 27 er sluttet til ledningen 21.

Overvâgningsenheden 18 fungerer som folger: Nêr motoren 2 korer i normal drift, vil det via ledningen 10 19 tilforte ladelufttryk overstige det via ledningen 20 tilforte udstodsgastryk. Folgelig vil hele enheden 18's kanalsystem gennemstrommes af ladeluft, og de to termofolere 31 og 32 vil mâle den samme temperatur i de respektive grene 25 og 26. De fra termofolerne af~ 15 givne signaler vil i styreenheden 17 blive sammen-lignet og resultere i, at der til afspærringsventilen 15 afgives et signal, der i dette tilfælde svarer til, at ventilen hoIdes lukket.

Nâr motoren 2 korer ubelastet eller i sâkaldt 20 stand-by drift, overstiger udstodsgastrykket i ledningen 20 ladelufttrykket i ledningen 19. Da boringen 29 og stammen 27 er udfort med mindre diameter - og dermed storre stromningsmodstand - end boringen 28, vil de under stand-by drift herskende trykforhold resultere 25 i, at grenen 26 gennemstrommes af varm udstodsgas, me-dens grenen 25 gennemstrommes af koligere ladeluft.

Den kombinerede gasstrom forlader som for enheden 18 gennem ledningen 21. Termofolerne vil i dette tilfælde derfor mâle to forskellige temperaturer, og der vil i 30 styreenheden 17 registreres en temperaturdifferens, som medforer, at der til ventilen 15 afgives et signal, der betyder, at ventilen âbner. Hjælpemotoren 2 tilfores herefter supplarende ladeluft fra hovedmotoren 11 s ladeluftsystem.

35 Den supplerende ladelufttilforsel betyder, at det via ledningen 19 til enheden 18 tilforte ladeluft- . J '

DK 156142 B

6 tryk igen bringes til at overstige det via ledningen 20 tilforte udstodsgastryk. For at forhindre at dette straks resulterer i, at ventilen 15 atter lukker, er der i styreenheden 17's funktion inkorporeret en tids-5 forsinkelse eller en form for logik, der sikrer, at ventilen 15 ikke til stadighed âbner og lukker ved konti-nuert stand-by drift. Da enheden 17 typisk vil udgare en del af et PLC-anlæg, vil den omtalte logik eller tidsforsinkelse umiddelbart kunne udfores som en del af 10 dette anlægs styreprogram.

Hvad angâr overvâgningsenheden 18’s kanaldimen-sioner i forhold til den aktuelle motor, sâ er disse di-mensioner tilpasset motoren pâ en sâdan mâde, at den maksimaie ladeluftmængde, der passerer gennem enheden 15 18 er mindre end ca. 1% af det samlede ladeluftforbrug eller med andre ord sâ lille, at denne "mistede" luft-mængde ingen betydning har for motorens drift.

Overvâgningsenheden - der i det foregâende alene er beskrevet som styrende forbundet med afspærringsven-20 tilen - kan ogsâ anvendes til at styre andre funktioner med relation til den detekterede driftstilstand. Overvâgningsenheden kan sâledes med fordel - eventuelt via styreenheden 17 - ogsâ være styrende forbundet med skifteventilerne, der styrer ladeluftkeleren ll's 25 vandforsyning. Denne styring skal i givet fald ske pâ en sâdan mâde, at ladeluftkoleren tilferes varmt vand, nâr motoren kerer ubelastet og tilferes koldt vand, nâr motoren korer belastet.

Claims (2)

7 DK 156142 B

1. Motoranlæg med flere turboladede forbrændings-motorer (1, 2) med hver sit ladeluft- og udstodsgassy-stem, og af den art, hvor de enkelte motorers ladeluft-systemer er indbyrdes forbundne ved hjælp af en afspær-5 relig rorledning (14), og hvor der er styreorganer (17, 18. tll âbning og lukning af en i rorlednlngen indskudt afspærringsventil (15) i afhængighed af en tilhorende motors (2) driftstilstand, kendetegnet ved, at styreorganerne omfatter en overvâgningsenhed, (18) 10 med en forgrenet stromningskanal med en fælles stamme (27) og to adskilte grene (25, 26), at stammen (27) stâr i strsmningsforbindelse med et afgangsror (21), at den ene gren (25) er stremningsforbundet med 15 den tilherende motors ladeluftsystem, at den anden gren (26) er strsmningsforbundet med den tilhorende motors udstedsgassystem, at der i hver af de to grene er arrangeret en termofoler (31, 32) for gasstrommen i den aktuelle gren, 20 og at termofolerne (31, 32) er styrende forbundet med afspærringsventilen (15).

- 2. Motoranlæg Ifelge krav 1, kendeteg net ved, at overvâgningsenhedens afgangsrsr (2'7, 21) 25 og strsmningsforbindelsen (29, 20) tll den tilherende motors udstodsgassystem er udfort, sâ de har sterre stromningsmodstand end overvâgningsenhedens stromnings-forbindelse (28, 19) til den samme motors ladeluftsy stem.